DE10032931A1 - Direct fuel injection type multicylinder 4-stroke internal combustion engine control method involves measuring assignment sound pressure intensities of cylinders and indending correction values for fuel injection - Google Patents
Direct fuel injection type multicylinder 4-stroke internal combustion engine control method involves measuring assignment sound pressure intensities of cylinders and indending correction values for fuel injectionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer mehrzylindrigen Viertakt- Brennkraftmaschine mit zylinderselektiver Kraftstoffeinspritzung, gemäß dem Ober begriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for controlling a multi-cylinder four-stroke Internal combustion engine with cylinder-selective fuel injection, according to the upper Concept of claim 1.
Eine Brennkraftmaschine sollte neben der Anforderung an die Leistungsabgabe, den Kraftstoffverbrauch und dem Schadstoffausstoß auch ein für die Baureihe charakte ristisches Klangbild aufweisen. Das Klangbild einer Brennkraftmaschine ist im we sentlichen von der konstruktiven Gestaltung, den Anbauteilen und der Zündfolge abhängig. Dabei kann die zylinderspezifisch unterschiedliche Schallentstehung und Schallausbreitung zu einem unharmonischen Klangbild der Brennkraftmaschine füh ren.An internal combustion engine should, in addition to the performance requirement, the Fuel consumption and emissions also characterize the series have a Christian sound pattern. The sound of an internal combustion engine is in the we considerable of the structural design, the attachments and the firing order dependent. The cylinder-specific different sound generation and Sound propagation lead to an inharmonic sound image of the internal combustion engine ren.
Bei einer Brennkraftmaschine mit zylinderselektiver Kraftstoffeinspritzung besteht die Möglichkeit, unabhängig von den anderen Zylindern in jeden Brennraum der Brennkraftmaschine eine frei wählbare Menge Kraftstoff einzuspritzen. Der Ein spritzvorgang in den Brennraum eines Zylinders kann dabei in eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung unterteilt werden, wie es beispielsweise aus der DE 27 53 953 A1 bekannt ist, wodurch eine Formung des Brennverlaufs erreicht wird.In an internal combustion engine with cylinder-selective fuel injection the possibility of independent of the other cylinders in each combustion chamber Inject an arbitrary amount of fuel into the internal combustion engine. The one Injection into the combustion chamber of a cylinder can be pre-injected and a main injection can be subdivided, for example as described in DE 27 53 953 A1 is known, whereby a shaping of the burning process is achieved.
Aus der DE 196 33 006 C1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer mehrzylindrigen Viertakt-Brennkraftmaschine mit zylinderselektiver Kraftstoffeinspritzung bekannt, bei dem aus dem Verlauf der Kurbelwellendrehzahlen Kenngrößen abgeleitet und daraus zylinderselektiv Korrekturwerte bestimmt werden, die eine zylinderselektive Gleichstellung der Mitteldrücke in den Brennräumen der Brennkraftmaschine bewir ken.DE 196 33 006 C1 describes a method for controlling a multi-cylinder Four-stroke internal combustion engine with cylinder-selective fuel injection known in which parameters are derived from the course of the crankshaft speeds and From this, cylinder-selective correction values are determined, which are cylinder-selective Equalization of the mean pressures in the combustion chambers of the internal combustion engine ken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer mehr zylindrigen Viertakt-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Baureihe der Brennkraftmaschine ein harmonisches Klangbild aufge prägt wird.The invention has for its object a method for controlling a more cylindrical four-stroke internal combustion engine of the type mentioned, in which the series of the internal combustion engine gave a harmonious sound is shaped.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Pa tentanspruchs 1 gelöst. Dabei werden beim Betrieb der Brennkraftmaschine den Zy lindern zuzuordnende Schalldruckintensitäten gemessen. Aus den Unterschieden der zylinderspezifischen Schalldruckintensitäten werden für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine Korrekturwerte bestimmt, welche die Kraftstoffeinspritzung zy linderselektiv variieren und eine Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylin der bewirken.This object is achieved by the features in the characteristics of Pa claim 1 solved. Here, the Zy alleviate associated sound pressure intensities measured. From the differences the cylinder-specific sound pressure intensities are the for each cylinder Internal combustion engine determines correction values, which the fuel injection zy vary linderselektieren and an adjustment of the sound pressure intensities of the Zylin the effect.
Die Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine erlaubt die Kraft stoffeinspritzung in eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung zu unterteilen. Die die Kraftstoffeinspritzung variierenden Korrekturwerte beeinflussen zur Anglei chung der Schalldruckintensitäten der Zylinder den Einspritzverlauf der Voreinsprit zung und/oder der Haupteinspritzung. Dabei werden der Beginn und das Ende der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung variiert. Zudem wird der zeitliche Verlauf der eingespritzten Kraftstoffmenge während der Voreinspritzung und der Hauptein spritzung variiert.The device for fuel injection of the internal combustion engine allows the force Subdivide fuel injection into a pre-injection and a main injection. The correction values which vary the fuel injection influence the anglei the sound pressure intensities of the cylinders the injection course of the pre-injection tion and / or the main injection. The beginning and end of the Pre-injection and main injection vary. In addition, the time course the amount of fuel injected during the pre-injection and the main injection spraying varies.
Die Schalldruckintensität beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise nach der Herstellung des Prototypen der Brennkraftmaschine gemessen und die ermittelten Korrekturwerte fest in dem die Einspritzung regelnden Steuergeräten der Brennkraftmaschinen der Serienfertigung abgelegt. Die Messung der Schalldruckin tensität und die Ermittlung neuer Korrekturwerte kann aber auch bei der Herstellung jeder einzelnen Brennkraftmaschine, nach einer Reparatur einer Brennkraftmaschi ne oder nach beliebigen Intervallen wiederholt werden.The sound pressure intensity during operation of the internal combustion engine is preferred measured after the production of the prototype of the internal combustion engine and the determined correction values fixed in the control units regulating the injection of the Internal combustion engines of series production filed. Measurement of sound pressure in intensity and the determination of new correction values can also during production every single internal combustion engine, after a repair of an internal combustion engine ne or can be repeated at any interval.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Brennkraftmaschine über Mittel zur Gleichstellung der Mitteldrücke in den Brennräumen der Brennkraft maschine verfügt Die Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder erfolgt dabei nach der Gleichstellung der Mitteldrücke in den Brennräumen der Brenn kraftmaschine. Dabei wird die Gleichstellung der Mitteldrücke in den Brennräumen der Brennkraftmaschine nicht beeinträchtigt.In a development of the invention it is provided that the internal combustion engine about means for equalizing the mean pressures in the combustion chambers of the internal combustion engine machine has the adjustment of the sound pressure intensities of the cylinders doing so after equating the medium pressures in the combustion chambers of the furnace combustion engine. Thereby the equalization of the mean pressures in the combustion chambers the internal combustion engine is not affected.
Durch die Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder durch Variation der Kraftstoffeinspritzung erhält eine Brennkraftmaschine ein harmonisches Klangbild, wobei weitere die Kraftstoffeinspritzung betreffende Optimierungen nicht beein trächtigt werden.By adjusting the sound pressure intensities of the cylinders by varying the Fuel injection gives an internal combustion engine a harmonious sound image, whereby further optimizations concerning fuel injection do not affect to be pregnant.
Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel eines achtzylindrigen Dieselmotors im Zusammenhang mit drei Figuren beschrieben und erläutert werden.In the following, the method according to the invention is illustrated using an eight-cylinder example Diesel engine are described and explained in connection with three figures.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen typischen Kurvenverlauf der momentanen Kurbelwellendreh zahl über 720 Grad Kurbelwellendrehwinkel einer achtzylindrigen Brennkraftmaschine, Fig. 1 shows a typical curve of the instantaneous crankshaft speed over 720 degrees of crankshaft rotation angle of a eight-cylinder internal combustion engine,
Fig. 2 ein Campbell-Diagramm, das die Schalldruckintensität vor der An gleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder zeigt, Fig. 2 is a Campbell diagram showing the equation, the sound pressure intensity before to the sound pressure intensity of the cylinder shows
Fig. 3 ein Campbell-Diagramm, das die Schalldruckintensität nach der An gleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder zeigt. Fig. 3 is a Campbell diagram showing the sound pressure intensity after the equation of the sound pressure intensities of the cylinders.
Zur Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder ist eine Brennkraftmaschi ne mit Mitteln zur zylinderselektiven Kraftstoffeinspritzung ausgestattet, wobei die Kraftstoffeinspritzung eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung ermöglicht. Zur zylinderselektiven Kraftstoffeinspritzung weist beispielsweise jeder Zylinder eine separate Kraftstoffpumpe auf, wobei ein Motorsteuergerät für jeden Zylinder durch Ansteuerung von der Kraftstoffpumpe zugeordneten Magnetventilen die Einspritzung der vorgesehenen Kraftstoffmenge steuert. Dadurch besteht beispielsweise die Möglichkeit aus Bauteildifferenzen resultierende Unterschiede im Mitteldruck beim Verbrennungstakt der Zylinder durch Korrekturwerte der Kraftstoffeinspritzung aus zugleichen.An internal combustion engine is used to adjust the sound pressure intensities of the cylinders ne equipped with means for cylinder-selective fuel injection, the Fuel injection enables a pre-injection and a main injection. For cylinder-selective fuel injection, for example, each cylinder has one separate fuel pump, with an engine control unit for each cylinder Activation of solenoid valves assigned to the fuel pump, the injection controls the intended amount of fuel. This means, for example, that Possibility of differences in medium pressure resulting from component differences Combustion cycle of the cylinders based on correction values of the fuel injection zugleichen.
Zur Gleichstellung der Mitteldrücke werden aus dem Verlauf der Kurbelwellendreh zahlen Kenngrößen abgeleitet, die mit dem Brennraumdruck möglichst gut korreliert sind, wobei aus Schwankungen des Verlaufs der Kurbelwellendrehzahlen die Korrek turwerte der Kraftstoffeinspritzung bestimmen werden.To equalize the mean pressures, the course of the crankshaft rotation figures derived from parameters that correlate as well as possible with the combustion chamber pressure are, the correction from fluctuations in the course of the crankshaft speeds Determine fuel injection values.
Zur Bestimmung des Verlaufs der Kurbelwellendrehzahl ist die Kurbelwelle mit einer Meßvorrichtung und einem zugehörigen Steuergerät ausgestattet.To determine the course of the crankshaft speed, the crankshaft has a Measuring device and an associated control unit equipped.
Die Meßvorrichtung besteht aus einem mit der Kurbelwelle umlaufenden Geberrad, das mit 60 Markierungen und einer Zusatzmarkierung versehen ist, die von einem Induktivsensor abgetastet werden. Aus den Signalen des Induktivsensors ermittelt das Steuergerät bei einer Kurbelwellenumdrehung 60 momentane Kurbelwellen drehzahlen. Die Zusatzmarkierung kennzeichnet eine dem Steuergerät bekannte Winkelposition der Kurbelwelle im Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine, z. B. den oberen Totpunkt des Zylinders.The measuring device consists of an encoder wheel rotating with the crankshaft, which is provided with 60 markings and an additional marking, which are scanned by an inductive sensor. From the signals of the inductive sensor, the control unit determines 60 instantaneous crankshaft speeds during a crankshaft revolution. The additional marking identifies an angular position of the crankshaft known to the control unit in the working cycle of the internal combustion engine, e.g. B. top dead center of the cylinder.
Durch die Markierungen wird eine Kurbelwellendrehung in 60 gleiche Segmente aufgeteilt, wobei der Induktivsensor die Zeitspanne zwischen zwei Segmenten er faßt. Die Kurbelwellendrehzahl ändert sich dadurch für das Steuergerät nur von ei nem Segment zum nächsten Segment, innerhalb eines Segmentes wird die Kurbel wellendrehzahl als konstant angenommen. Dem Steuergerät steht damit die Infor mation über die Kurbelwellendrehzahl und den Kurbelwellendrehwinkel mit einer Auflösung von 6 Grad zur Verfügung.The markings turn the crankshaft into 60 identical segments divided, the inductive sensor the time between two segments summarizes. As a result, the crankshaft speed for the control unit only changes from egg n segment to the next segment, within a segment the crank shaft speed assumed to be constant. The control unit thus has the information tion about the crankshaft speed and the crankshaft rotation angle with a 6 degree resolution available.
Die Nockenwelle der Brennkraftmaschine verfügt über eine weitere Meßvorrichtung, deren Signalgeber aus einem mit der Nockenwelle umlaufenden Geberrad besteht, das mit 20 Markierungen und einer Zusatzmarkierung versehen ist, die von einem lnduktivsensor abgetastet werden. Die Zusatzmarkierung kennzeichnet eine dem Steuergerät bekannte Winkelposition der Nockenwelle. Aus den Signalen dieses In duktivsensors kann das Steuergerät den Nockenwellendrehwinkel und die Nocken wellendrehzahl mit einer Auflösung von 18 Grad ermitteln (analog 36 Grad Kurbel wellendrehwinkel).The camshaft of the internal combustion engine has a further measuring device, whose signal transmitter consists of a sensor wheel rotating with the camshaft, which is provided with 20 markings and an additional marking by one Inductive sensor can be scanned. The additional marking indicates that Control unit known angular position of the camshaft. From the signals of this In The control unit can control the camshaft rotation angle and the cams Determine shaft speed with a resolution of 18 degrees (analog 36 degrees crank wave angle of rotation).
Durch die Meßvorrichtung der Kurbelwelle und die weitere Meßvorrichtung der Noc kenwelle kann das Steuergerät ein Ereignis im sich periodisch, alle zwei Kurbelwel lenumdrehungen wiederholenden Arbeitsspiel des Dieselmotors einer Veränderung der momentanen Kurbelwellendrehzahl eindeutig zuordnen. Beispielsweise kann das Steuergerät der Expansion des 3. Zylinders eine Erhöhung der Kurbelwellendrehzahl zuordnen. Through the measuring device of the crankshaft and the further measuring device of the Noc The control unit can kenwelle an event in itself periodically, every two crankshafts working cycle of the diesel engine repeating a change clearly assign the current crankshaft speed. For example, that Control unit of the expansion of the 3rd cylinder an increase in the crankshaft speed assign.
Fig. 1 zeigt den Verlauf der Kurbelwellendrehzahlen einer achtzylindrigen Brenn kraftmaschine, wobei der dritte Zylinder einen geringeren Mitteldruck aufweist als die übrigen Zylinder. Fig. 1 shows the course of the crankshaft speeds of an eight-cylinder internal combustion engine, the third cylinder having a lower mean pressure than the other cylinders.
Nach der Gleichstellung der Mitteldrücke wird unter Beibehaltung der Korrekturwer te der Kraftstoffeinspritzung eine Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylin der durchgeführt. Dazu ist beispielsweise in einem definierten Abstand und Winkel zur Brennkraftmaschine ein Sensor angebracht, der die Intensität von Schallwellen im Bereich des menschlichen Hörspektrums sensiert.After equalization of the medium pressures, the correction value is maintained te the fuel injection an adjustment of the sound pressure intensities of the Zylin who performed. This is done, for example, at a defined distance and angle attached to the internal combustion engine a sensor that the intensity of sound waves sensed in the range of the human hearing spectrum.
Fig. 2 zeigt ein Campbell-Diagramm, bei dem die Frequenz der Schallwellen über dem Kurbelwellendrehwinkel aufgetragen sind, wie es beispielsweise gemessen wird, ohne daß eine Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder durchge führt wurde. Um so höher die Intensitäten einer Frequenz des Schalldruckes gemes sen wird, desto dunkler ist das Sensorsignal im Diagramm dargestellt. Dabei ist zu erkennen, daß der 5. Zylinder ein geringe Schalldruckintensität aufweist, während der 6. und der 3. Zylinder zu hohe Schalldruckintensitäten aufweisen. Fig. 2 shows a Campbell diagram in which the frequency of the sound waves are plotted against the crankshaft rotation angle, as is measured, for example, without an equalization of the sound pressure intensities of the cylinders being carried out. The higher the intensity of a frequency of the sound pressure is measured, the darker the sensor signal is shown in the diagram. It can be seen that the 5th cylinder has a low sound pressure intensity, while the 6th and the 3rd cylinder have too high sound pressure intensities.
Bei der Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder soll die Gleichstellung der Mitteldrücke in den Zylindern nicht verändert werden. Als zu variierende Größe zur Angleichung der Schalldruckintensität der Zylinder wird bei der Kraftstoffein spritzung das Verhältnis von Voreinspritzung und Haupteinspritzung genutzt, der Be ginn und das Ende der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung sowie der Verlauf der Einspritzmenge während der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung. Da durch wird der Verbrennungsvorgangs und damit die Entstehung und die Ausbrei tung der Schallwellen geformt. Dabei kann durch die Auswahl des Beginns und des Endes der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung der Verbrennungsablauf be einflußt und dadurch die Schalldruckintensitäten der Zylinder angeglichen werden. Die eingespritzte Kraftstoffmenge während einem Arbeitstakt eines Zylinders bleibt dabei zur Beibehaltung der aus der Verbrennung resultierenden Mitteldrücke der Zy linder unverändert.When equalizing the sound pressure intensities of the cylinders, equality should be the mean pressures in the cylinders cannot be changed. As a variable to be varied to adjust the sound pressure intensity of the cylinder is in the fuel injection the ratio of pre-injection and main injection used, the Be ginn and the end of the pre-injection and the main injection as well as the course the injection quantity during the pre-injection and the main injection. because through the combustion process and thus the emergence and spread direction of the sound waves. You can do this by selecting the start and the End of the pre-injection and the main injection of the combustion process influences and thereby the sound pressure intensities of the cylinders are adjusted. The amount of fuel injected remains during one working cycle of a cylinder thereby maintaining the mean pressures of the Zy resulting from the combustion linder unchanged.
Bei Zylindern, die hohe Schalldruckintensitäten aufweisen, wird die Zeitspanne für die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung unter Beibehaltung der eingespritzten Kraftstoffmenge möglichst ausgedehnt. Zudem wird die für den gewünschten Mitteldruck erforderliche Kraftstoffmenge gleichmäßiger auf die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung aufgeteilt. Damit wird der Brennverlauf des Kraftstoffes gedehnt, wodurch auch die Schallentwicklung gedehnt und die Schalldruckintensität ab nimmt.For cylinders that have high sound pressure intensities, the time period for the pre-injection and the main injection while maintaining the injected Fuel quantity expanded as much as possible. In addition, the for the desired medium pressure required fuel quantity more evenly on the pre-injection and the Main injection split. This stretches the burning process of the fuel, whereby the sound development is stretched and the sound pressure intensity decreases takes.
Bei Zylinder, die geringe Schalldruckintensitäten aufweisen, wird die Zeitspanne für die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung unter Beibehaltung der eingespritzten Kraftstoffmenge möglichst verkürzt. Zudem wird die für den gewünschten Mittel druck erforderliche Kraftstoffmenge hauptsächlich bei der Haupteinspritzung einge spritzt. Damit wird der Brennverlauf des Kraftstoffes verkürzt, wodurch auch die Schallentwicklung komprimiert wird und die Schalldruckintensität zunimmt.For cylinders with low sound pressure intensities, the time period for the pre-injection and the main injection while maintaining the injected Shortened fuel quantity if possible. It will also be used for the desired means pressure required amount of fuel mainly at the main injection injected. This shortens the burning process of the fuel, which also means that Sound development is compressed and the sound pressure intensity increases.
Dieses Verfahren wird auf jeden Zylinder der Brennkraftmaschine angewendet.This method is applied to every cylinder of the internal combustion engine.
Fig. 3 zeigt ein Campbell-Diagramm, wie es beispielsweise nach der Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder gemessen wird. Dabei ist zu erkennen, daß alle Zylinder der Brennkraftmaschine eine in etwa gleiche Schalldruckintensität auf weisen. FIG. 3 shows a Campbell diagram as measured, for example, after the adjustment of the sound pressure intensities of the cylinders. It can be seen that all cylinders of the internal combustion engine have approximately the same sound pressure intensity.
Gegebenenfalls genügt es die Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder genau ein mal nach der Herstellung der Brennkraftmaschine durchzuführen und die ermittelten Werte der Verteilung von Voreinspritzung und Haupteinspritzung für je den Zylinder im Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine fest abzuspeichern.If necessary, it is sufficient to adjust the sound pressure intensities of the cylinders exactly one time after the manufacture of the internal combustion engine and the determined values of the distribution of pilot injection and main injection for each save the cylinder in the engine control unit of the internal combustion engine.
Im Idealfall genügt sogar das Durchführen einer Angleichung der Schalldruckintensi täten der Zylinder bei dem Prototypen der Baureihe der Brennkraftmaschine, und der Speicherung der ermittelten Werte der Verteilung von Voreinspritzung und Haupteinspritzung für jeden Zylinder in den Motorsteuergeräten für die Brennkraft maschinen der Serienfertigung.In the ideal case, even an adjustment of the sound pressure intensity is sufficient of the cylinders in the prototype of the series of the internal combustion engine, and the storage of the determined values of the distribution of pilot injection and Main injection for each cylinder in the engine control units for the internal combustion engine Series production machines.
Durch die Angleichung der Schalldruckintensitäten der Zylinder kann der Brenn kraftmaschine ein harmonisches Klangbild erzeugt werden, wobei die Gleichstellung der Mitteldrücke der Zylinder der Brennkraftmaschine nicht verändert wird.By adjusting the sound pressure intensities of the cylinders, the combustion engine a harmonic sound is generated, giving equality the mean pressure of the cylinders of the internal combustion engine is not changed.
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- 2000-07-06 DE DE10032931A patent/DE10032931B4/en not_active Expired - Fee Related
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